Proyecto MAGNIFICENT (Diseño óptimo de bobinas inductoras para sistemas de carga de vehículos eléctricos multimodal)
La carga inductiva de VE se muestra como la más conveniente desde el punto de vista del conductor por múltiples ventajas.
Una de las ventajas de dicha carga es que es la única que puede considerarse multimodal, es decir que con un mismo cargador de abordo permite tres modos de carga:
Estática: con el vehículo parado durante un periodo prolongado de tiempo.
Oportunidad: carga del vehículo en periodos de parada breves.
Dinámica: carga del vehículo mientras circula.
Sin embargo, hasta ahora ningún proyecto ha trabajado en el diseño de un sistema optimizado para las tres modalidades de carga.
En el proyecto MAGNIFICENT se realizará un modelado y optimización de los sistemas de transferencia por inducción para vehículo eléctrico multimodal, capaz de ser utilizado en los tres escenarios definidos. Para ello, llevará a cabo las siguientes acciones:
Estudio del estado del arte y la obtención de las características de los tres modos de carga que permiten los sistemas WPT. Carga estática la cual se produce con el vehículo parado y su duración es larga entre unos minutos y horas, carga de oportunidad que se produce cuando el vehículo está parado durante un breve periodo de tiempo como en paradas de autobús o semáforos, carga dinámica en ciudad que permite cargar el vehículo cuando se está desplazando por la ciudad y la carga dinámica por carretera que se produce cuando el vehículo se está moviendo por una carretera o autopista.
Una vez estudiadas las diferentes características de estos métodos de carga, se propone la optimización del sistema de acuerdo a sus características buscando la mejor topología para cada caso. Esta optimización inicial se realiza considerando que el sistema inductor está únicamente formado por los bobinados de primario y secundario y sus condensadores de resonancia, obteniendo los parámetros básicos, tales como: número de espiras; sección; inductancias; coeficiente de inducción mutuo; capacidad de los condensadores; corrientes; eficiencia; etc. Este algoritmo de optimización será multiobjetivo, donde las funciones objetivo consistan en la minimización de costes.
A continuación, se optimiza el cable utilizado (mediante análisis multifísicos electromagnéticos, CFD y transferencia de calor). El cable tiene un comportamiento eléctrico no deseado, como son las pérdidas, y estas pérdidas producen un comportamiento de disipación de térmico del sistema. Por tanto, podemos observar que esta optimización del cable conllevará reducir lo máximo posible las pérdidas y maximizar la disipación de calor. Para su estudio se van a estudiar diversos tipos de cable y materiales, que permitan optimizar el sistema. Además, en este estudio se tendrá en cuenta el tiempo de carga, realizando análisis térmicos estacionarios y transitorios, según el tipo de carga. El resultado ideal de este punto sería en dificultad y precio incremental un sistema sin refrigeración, un sistema con resina conductora y por último refrigerado.
Por último, se optimiza el sistema inductor completo que incluye el material concentrador de flujo y el apantallamiento, de forma que minimice el precio. Donde también se incluye un análisis térmico del conjunto, considerando la posibilidad de refrigeración forzada por aire y sistemas con líquido. Todo este proceso es iterativo, debe realizarse varias veces para optimizar el sistema final.
Una vez obtenidos los sistemas finales y con menor precio posible se realizarán prototipos de los resultados más interesantes obtenidos para realizar una prueba real del sistema.
Por otro lado, se estudiará su comportamiento para la integración en la red. Lo cual se realizará un modelado del sistema apropiado para su estudio en diferentes redes que el grupo tiene caracterizadas.
Una vez obtenidos todos los resultados se integrará el proyecto en una serie de Apps de fácil uso que permitan la transferencia de conocimiento de una manera rápida y ágil.
